[发明专利]一种风力机变桨距机构的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力机变桨距机构的优化方法，适用于风机发电机的变桨距系统。

背景技术

变桨距机构是现代风力机中主要的调速装置之一，依据驱动力源来分，目前大型风电机组的变桨距机构主要有两种实施方案：伺服电机传动变距和液压驱动传动变距。液压驱动传动变距是利用液压缸作为源动机，通过曲柄滑块机构推动桨叶旋转，完成变桨动作。

目前针对液压驱动式风力机变桨距执行机构的设计研究主要集中在机构的虚拟设计、运动仿真、机构分析等，对其优化设计所涉及的内容较少，使得设计的风力机变桨距执行机构虽能满足加工要求，但各零部件尺寸参数并不是最优值，增加了材料和加工成本；同时作为动力源的液压系统提供的驱动力也未进行优化计算，增加了液压系统容量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种风力机变桨距机构的优化方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该风力机变桨距机构的优化方法，所述风力机变桨距机构包括作为动力源的液压系统，液压系统的动力输出通过推杆与同步盘联接从而推动同步盘作往复直线运动，同步盘与连杆相连，连杆与曲柄相连，曲柄与浆叶联接，通过同步盘的往复直线运动使曲柄绕其回转点作旋转运动，从而带动浆叶绕桨叶轴转动，其特征在于：所述优化方法通过以下方式实现：

第一步：通过以下方式确定推动风力机中浆叶绕桨叶轴转动所需的力矩M：

M＝M_o+M_a+M_g+M_f+M_e，其中M_o为桨叶本身质量离心力作用而产生的惯性力矩；M_a为推动桨叶转动的驱动力产生的变距力；M_g为桨叶重心偏离桨叶变距轴而产生的重力矩；M_f为变桨机构各运动副摩擦力产生的摩擦阻力矩；M_e为桨叶弹性变形引起的力矩；

第二步：确定推动桨叶绕桨叶轴转动所需的驱动力其中第一步中确定的推动风力机中浆叶绕桨叶轴转动所需的力矩M，r为曲柄的长度；

第三步：根据风力机变桨距机构各不见的受力情况，确定液压系统实际需要输出的推力F：

其中r为曲柄的长度；a为连杆长度、e为偏心距，为变桨距初始安装角，F₁为第二步确定的推动桨叶绕桨叶轴转动所需的驱动力；

第四步：将第三步中确定的液压系统实际需要输出的推力F与曲柄的长度r、连杆长度a、偏心距e，变桨距初始安装角F₁推动桨叶绕桨叶轴转动所需的驱动力之间的函数作为目标函数，设计变量X选择曲柄的长度r、连杆长度a、偏心距e，变桨距初始安装角即约束条件根据不同型号的风力机组，选择等式约束条件或者不等式约束条件，对上述目标函数进行优化，根据设计变量的约束条件和目标函数，通过优化计算，可以得到当曲柄的长度r、连杆长度a、偏心距e，变桨距初始安装角处于某固定值时，能使液压系统实际需要输出的推力F值为最小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、对变桨距执行机构各零部件尺寸参数进行优化设计，得出最优值，减少了材料和加工成本；2、优化结果获得了较小的载荷，减小了液压系统容量，提高了变桨距系统的可靠性，为风力机变桨距执行机构的设计提供了更好的基础和依据。

附图说明

图1为本发明实施例中风力变桨距机构优化过程示意图。

图2为本发明实施例中风力机变桨距机构的位置简图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

请参见图1所示，本发明提供的风力机变桨距机构的优化方法第一步是通过以下方式确定推动风力机中浆叶绕桨叶轴转动所需的力矩M：